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摩擦纳米发电机理论与技术 第3卷：蓝色能源与环境


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摩擦纳米发电机理论与技术 第3卷：蓝色能源与环境
  • 书号：9787030810182
    作者：王中林等
  • 外文书名：
  • 装帧：圆脊精装
    开本：16
  • 页数：353
    字数：536000
    语种：zh-Hans
  • 出版社：科学出版社
    出版时间：2025-06-01
  • 所属分类：
  • 定价： ￥238.00元
    售价： ￥188.02元
  • 图书介质:
    纸质书

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摩擦纳米发电机由王中林小组于2012年在国际上首先发明，目的是利用摩擦起电效应和静电感应效应的耦合把微小的机械能转换为电能。这是一项颠覆性的技术并具有史无前例的输出性能和优点，近些年来，其理论体系和应用技术都发展迅速。《摩擦纳米发电机理论与技术》系列全面涵盖了摩擦纳米发电机的系统理论及其带来的快速发展的各个领域的技术应用总结。全书共4卷、53章。第1卷主要介绍其理论与技术基础，第2卷展现了其在微纳能源领域的尖端应用，第3卷主要介绍其在收集蓝色能量、环境能量方面的前沿应用，第4卷主要介绍其作为传感器与高压电源的前沿应用。这些应用领域涉及能源、环境、医疗植入、人工智能、可穿戴电子设备及物联网等众多方向。本分册涵盖第3卷内容。
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    前言
    第31章 液滴基摩擦纳米发电机 1
    31.1 引言 1
    31.2 单电极模式液-固基摩擦纳米发电机用于液滴能收集 2
    31.3 用于液滴能收集的自支撑液-固基摩擦纳米发电机 5
    31.4 类晶体管结构的液-固基摩擦纳米发电机用于液滴能收集 7
    31.5 用于液滴能收集的液-液基摩擦纳米发电机 35
    31.6 结论 40
    参考文献 41
    第32章 基于摩擦纳米发电机收集水波能 43
    32.1 引言 43
    32.2 用于波浪能收集的摩擦纳米发电机表征 46
    32.3 典型摩擦纳米发电机单元 47
    32.3.1 球壳结构 47
    32.3.2 多层结构 50
    32.3.3 弹簧振子结构 52
    32.3.4 摆式和栅格结构 53
    32.3.5 固液接触结构 56
    32.4 网络连接 57
    32.4.1 摩擦纳米发电机单元的耦合网络 58
    32.4.2 摩擦纳米发电机的自组装网络 59
    32.5 波浪能收集器件的性能提升 60
    32.5.1 电荷泵浦策略 61
    32.5.2 旋转式电荷泵浦和滑动式电荷泵浦 64
    32.5.3 电荷穿梭原理 65
    32.5.4 通过电荷补偿提高输出电压 67
    32.6 应用 69
    32.7 结论 71
    参考文献 72
    第33章 摩擦纳米发电机收集蓝色能源实现碳中和 75
    33.1 引言 75
    33.2 机-电转换的基本原理 76
    33.3 基本原理 77
    33.3.1 液-固耦合模型 78
    33.3.2 气-固耦合模型 82
    33.4 先进的器件结构和用于碳中和的蓝色能源 85
    33.4.1 摩擦纳米发电机单元设计及网络策略 85
    33.4.2 摩擦纳米发电机收集蓝色能源实现碳中和 87
    33.5 结论 92
    参考文献 93
    第34章 收集风能的摩擦纳米发电机 96
    34.1 引言 96
    34.2 基本模式和结构 96
    34.2.1 单端固定结构 97
    34.2.2 双端固定结构 98
    34.2.3 V型结构 100
    34.2.4 双旗型结构 101
    34.2.5 其他结构 102
    34.3 材料 104
    34.3.1 常见摩擦电材料 104
    34.3.2 其他材料 105
    34.4 性能 106
    34.4.1 机械性能 106
    34.4.2 电学输出性能 108
    34.5 应用 113
    34.5.1 自供电系统 113
    34.5.2 自供电传感器 117
    34.5.3 其他 120
    34.6 结论 122
    参考文献 122
    第35章 利用摩擦纳米发电机获取振动和超声能量 126
    35.1 引言 126
    35.2 低频振动和超声的摩擦电能量收集 127
    35.2.1 振动摩擦纳米发电机 127
    35.2.2 理论解释 128
    35.2.3 接触-分离机制 129
    35.2.4 多层集成用于电流增强 131
    35.2.5 超宽带振动摩擦纳米发电机 132
    35.3 性能参数相关的振动摩擦纳米发电机 134
    35.3.1 基于谐振器的振动摩擦纳米发电机 134
    35.3.2 用于高效收集振动能量的蜂窝结构 135
    35.3.3 生物机械振动能量收集 138
    35.3.4 多向振动能量收集 138
    35.3.5 线性光栅结构独立式振动摩擦纳米发电机 140
    35.4 超声能量收集 142
    35.4.1 利用摩擦纳米发电机收集超声能量 144
    35.4.2 超声摩擦纳米发电机的结构设计 147
    35.4.3 基于微电子机械系统技术的小型化超声摩擦纳米发电机结构设计 148
    35.4.4 通过摩擦纳米发电机的超声感应发电的计算研究 151
    35.4.5 超声能量收集材料设计 154
    35.5 结论 161
    参考文献 161
    第36章 摩擦纳米发电机技术用于民用基础设施系统 163
    36.1 引言 163
    36.2 基础设施系统中基于摩擦纳米发电机技术的综述 164
    36.2.1 能量收集技术 164
    36.2.2 民用基础设施系统 168
    36.2.3 民用基础设施监测技术的未来趋势 172
    36.3 结论 179
    参考文献 179
    第37章 摩擦纳米发电机与太阳能电池的集成 183
    37.1 引言 183
    37.2 当前研究 185
    37.2.1 摩擦纳米发电机与太阳能电池的简单集成 185
    37.2.2 特殊处理的材料用于性能提升 192
    37.2.3 利用光电效应提升摩擦纳米发电机的输出表现 196
    37.2.4 一体化复合系统用于多种能量收集 199
    37.2.5 不同场景下复合系统的实际应用 203
    37.3 结论 209
    参考文献 211
    第38章 摩擦纳米发电机技术用于颗粒污染物的净化 217
    38.1 引言 217
    38.2 基于接触起电效应和摩擦纳米发电机器件产生的局部强电场 219
    38.3 接触起电效应用于颗粒物过滤 221
    38.3.1 纤维材料之间的接触起电效应及其对颗粒物过滤性能的增强 221
    38.3.2 小球材料的接触起电效应用于尾气净化 226
    38.4 摩擦纳米发电机用于颗粒物过滤 229
    38.4.1 摩擦纳米发电机作为高压电源用于静电除尘 229
    38.4.2 摩擦纳米发电机诱导的空气离子化用于颗粒物净化和空气杀菌 234
    38.5 结论 240
    参考文献 240
    第39章 用于水下感知的摩擦纳米发电机 244
    39.1 引言 244
    39.2 用于水下目标定位与追踪的摩擦纳米发电机 245
    39.2.1 水下目标声源定位 245
    39.2.2 水下低频声音探测 250
    39.2.3 水下目标涡流感知与追踪 254
    39.2.4 水下自驱动监测网络 260
    39.3 用于水下结构物监测的摩擦纳米发电机 263
    39.3.1 水下机械手触觉感知 263
    39.3.2 海洋结构物自驱动监测 268
    39.3.3 水下障碍物检测和避碰 272
    39.4 用于水下无线通信的摩擦纳米发电机 276
    39.5 用于水下可穿戴设备的摩擦纳米发电机 280
    39.5.1 水下人体运动监测 280
    39.5.2 鱼类可穿戴数据监测平台 284
    39.6 用于水下感知网络供能的摩擦纳米发电机 289
    39.6.1 极低流速海流能量收集 289
    39.6.2 海洋物联网供能 294
    39.7 挑战与展望 297
    39.8 结论 299
    参考文献 299
    第40章 高效、高耐久的摩擦纳米发电机用于蓝色能源收集 301
    40.1 引言 301
    40.2 蓝色能源的原创思想 302
    40.3 摩擦纳米发电机用于蓝色能源收集的技术优势 303
    40.4 器件效率和耐久性的提升策略 305
    40.4.1 弹簧协助结构摩擦纳米发电机用于波浪能收集 305
    40.4.2 毛刷结构摩擦纳米发电机用于水流能收集 308
    40.4.3 摆动结构摩擦纳米发电机用于波浪能收集 313
    40.5 蓝色能源摩擦纳米发电机及其网络的能量管理 320
    40.5.1 多方向波浪能收集的摩擦纳米发电机 320
    40.5.2 拥有集成螺旋单元的摩擦纳米发电机 321
    40.5.3 摩擦纳米发电机网络的能量管理 323
    40.6 结论 326
    参考文献 328
    第41章 提高材料的表面电荷密度 331
    41.1 引言 331
    41.2 接触起电过程中表面电荷的来源 332
    41.2.1 不同材料接触起电过程中电荷的来源 332
    41.2.2 同种材料接触起电过程中电荷的来源 334
    41.2.3 表面电荷来源于外部电荷注入 336
    41.3 表面电荷的动态特性 337
    41.4 提高表面摩擦电荷密度的方法 340
    41.4.1 材料选择 340
    41.4.2 表面功能化 342
    41.4.3 复合摩擦层 344
    41.4.4 工作环境优化 345
    41.5 结论 351
    参考文献 351
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